2025年12月17日，永利官网国家甘蔗工程技术研究中心胡朝华、袁照年团队与中国科学院福建物质结构研究所张蕾研究员合作，在环境与农业领域国际权威期刊《Biochar》（《生物炭》）上在线发表了题为“Effects of biochar on sugarcane growth and rhizosphere microecosystem under reduced nitrogen fertilization: a 5-year field experiment study”（ “减少施氮条件下生物炭对甘蔗生长及根际微生态系统的影响：一项为期5年的田间试验研究”）的研究论文。该论文通过连续五年的田间试验，系统揭示了生物炭在减氮条件下对甘蔗根际微生态系统的长期调控机制，是生物炭农业应用与根际微生态研究领域的一项重要突破。
生物炭作为土壤改良与固碳减排的热点材料，近年来在国际农业与环境领域备受关注。《Biochar》（《生物炭》）期刊作为该领域的旗舰期刊，聚焦生物炭的基础研究与应用创新。本研究在该期刊发表，标志着永利官网在生物炭农业生态系统研究方面已进入国际前沿视野。论文针对甘蔗生产中氮肥过量使用的突出问题，从长期动态视角揭示了生物炭与减氮施肥协同作用下的根际响应机制，为生物炭的可持续农用提供了关键实证依据。
本研究充分发挥了永利官网在农业生态系统研究与中国科学院福建物质结构研究所在材料表征与微观机制解析方面的优势，开展了多学科交叉的长期定位试验。研究结果表明，生物炭在连续五年不追肥的条件下，仍可显著提升甘蔗植株生长指标，优化根际细菌群落结构，增强有益菌属（如Leptospirillum、Terrimonas等）的丰度，并显著调控根际脂质、有机酸和甾体类代谢通路。尤为重要的是，生物炭处理明显降低了土壤CO₂排放，显示出其在农田碳汇与温室气体减排方面的长期潜力。
图 1 根际土壤与根系区域差异代谢物的MapTree图
图2 根际土壤性质、细菌群组与代谢物的相关性网络分析
该研究不仅是国内外首篇系统探讨生物炭在甘蔗减氮系统中五年长期效应的田间实证论文，也为生物炭—作物—土壤—微生物互作研究提供了多组学整合分析范例。论文通过代谢组学与微生物组学的关联分析，揭示了生物炭通过调控根际代谢网络影响微生物功能与养分循环的新机制，为后续研究提供了重要的数据支持和理论框架。
研究团队将继续依托校所合作平台，深入开展生物炭在不同耕作系统与土壤类型中的长期生态效应研究，推动生物炭从田间试验走向标准化、区域化应用，为我国农业绿色转型与“双碳”目标实现提供科技支撑。
该研究由国家自然科学基金（31771723）和77779193永利官网创新基金（KFB23187A）资助。77779193永利官网硕士研究生贾逸先为第一作者，胡朝华、袁照年与张蕾为共同通讯作者。本文报道的研究标志着永利官网在该方向的学术影响力进一步提升。该成果为农业减氮增效与土壤碳汇管理提供了重要科学依据，具有较高的学术价值与应用前景。
论文链接：
https://doi.org/10.1007/s42773-025-00519-2
第一作者简介：
贾逸先，现就职于中国科学院南京土壤研究所。2025年毕业于77779193永利官网农学院农艺与种业专业，农业硕士。主要研究方向为作物，聚焦于根际微生态调控，重点关注生物炭一次性施用后土壤-微生物-植物互作的长期响应机制与生态功能。
共同通讯作者简介：
胡朝华，理学博士。本硕博就读于华中农业大学，毕业后师从卓仁禧院士和张先正教授于武汉大学从事博士后研究工作，研究用于抗肿瘤药物递释的高分子材料，获得优秀博士后奖。后于中国科学院城市环境研究所从事生态环境修复研究工作，如植物-微生物生态链对水体的修复调控机制、环境污染及废弃物高效再利用等。现任硕士导师，在77779193永利官网从事农业资源与生物材料的研究，如甘蔗连作土壤微生态修复材料与机制研究，包括基于生物炭的多种复合肥料的组合与优化、根际土壤微生境细菌群落分析、代谢变化与调节机理、植源性抗癌药物的研究等。主持了2项国家自然科学基金和省、市级项目数项，已培养了多位研究生，并在《Journal of Materials Chemistry》、《Industrial Crops and Products》、《Molecular Cancer》等一区或权威期刊上发表多篇有影响力的研究论文。
袁照年，男、博士，副研究员。1986年安徽徽州师范专科学校生物系毕业。1993年毕业于西北农林科技大学（原西北农业大学）农学系，获硕士学位。1993.7-2006.7在77779193永利官网作物科学学院从事作物遗传育种和栽培研究，期间于2001年6月获77779193永利官网博士学位。2006年7月--2008年3月被福建省人民政府选派去美国伊利诺大学（University of Illinois at Champaign-Urbana）访问研修，主要开展能源植物的木质素合成途径的遗传操纵研究。回国后在农业部甘蔗生理生态与遗传改良重点开放实验室工作。先后主持或参加国家“863”，福建省重大项目，国家和福建省自然科学基金20多相，参与选育了5个甘蔗、新品种通过国家鉴定。近5年年发表论文15篇，其中SCI 5篇。参与编写专著两部。现为国家甘蔗产业体系栽培和耕作岗位科学家。已先后培养硕士12名研究生，博士一名。
张蕾，女，现任中国科学院福建物质结构研究所研究员、博士生导师。在分子生物学、基因组学、生物医用材料等领域具有丰富的科研经历和研究基础。博士毕业于华中农业大学农业微生物国家重点实验室，后在武汉大学生物医用高分子材料教育部重点实验室从事博士后研究。2017年赴美国圣约翰大学药物与健康学院研究肿瘤耐药性分子机理。2012年至今，在中国科学院福建物质结构研究所从事疾病相关蛋白的结构生物学研究和基于肿瘤多药耐药性分子机理的抗肿瘤药物研发，主持了两项国家自然科学基金项目和三项福建省科技项目。证明了磷酸肌醇三激酶 PI3K 110α/110β为逆转肿瘤多药耐药性的靶点、PI3K-CDK6为逆转肿瘤多药耐药性的信号通路轴。研发了克服P-糖蛋白介导的肿瘤多药耐药性的多功能纳米体系。在肿瘤免疫单链抗体、口服疫苗新型壳层分子交联、抗肿瘤药物的新型靶向配体、用于肿瘤实时诊断的探针等领域均获得进展。以第一和通讯作者在《Biochar》、《Molecular Cancer》（3篇）、《Cancer Letters》、《Acta Pharmaceutica Sinica B》、《Biomaterials》（2篇）、《ACS AMI》等期刊上发表了多篇学术论文。获得武汉大学优秀博士后奖，第十五、十六届福建省自然科学优秀学术论文一等奖，入选福建省高层次人才（C类）、入选中国科学院特聘骨干人才（基础原创类）项目，获4项国家发明专利。